Evrenden Daha Yaşlı Bir Yıldız! Methuselah.

Bir yıldız evrenden daha yaşlı olabilir mi?

Bilim İnsanları evrenin yaşını belirlemeye çalışırken, evrenden daha yaşlı olduğu izlenimi oluşturan bir yıldız ( Methuselah ) keşfi karşısında şaşkınlık içerisinde kaldılar.

Yüz yılı aşkın bir zamandır bilim insanları, 190 ışık yılı uzaklıkta Terazi Takımyıldızında bulunan bir yıldızı gözlemiyorlar. Gözlemlenen bu yıldız galakside saate 11,3 milyon km hızla ilerliyor. Daha ilginci, popüler ismi Methuselah olan HD 140283, evrenin bilinen en yaşı yıldızlarından.

Avrupa Uzay Ajansı’nın (ESA) Hipparcos uydusuyla 2000 yılında yapılan gözlem sonucunda, bu yıldızın yaşı 16 milyar yıl olarak tespit edildi. Bu sadece çok büyük bir sayı değil aynı zamanda inanılmaz bir sayı. Çünkü bilenen evrenin yaşı, kozmik mikrodalga art alan ışınımlarına göre 13.8 milyar yıldır. Öyleyse bu yıldızın yaşının 16 miyar yıl olması büyük ve inanılmaz bir çelişkidir.

Eğer hesaplamalar ve gözlemler doğruysa çok büyük bir problem ortaya çıkar. Bir yıldızın yaşı nasıl olurda evrenden fazla olabilir? Ya da farklı bir bakışla evren bir yıldızdan nasıl daha genç olabilir?

Methuselah yıldızı ismini incilde yer alan ve 969 sene yaşamış olan en uzun süre yaşamış insan olan Methuselah’dan almakta. Bu yıldızımızda bariz bir şekilde çok yaşlı. Bu durumu metal boluğu az olan alt dev olmasından anlayabiliyoruz. Yıldıza bolca Hidrojen ve helyum bulunuyor. Bu bilgi bizlere Methuselah yıldızı oluşurken henüz diğer elementlerin evrende yaygın olmadığını da belirtiyor. Ama bulunduğu evrenden 2 milyar yıl daha yaşlı olabilir mi? Bu aslında mümkün değil.

Pennsylvania State Üniversitesi Profesörü Howard Bond ve takım arkadaşları bu problemi çözmeyi kendilerine görev edindiler. Bu problemin ilk adımı olarak yıldızın yaşının, yani 16 milyar yılın doğru bir hesap olup olmadığını anlamak olduğunu belirlediler. Ekip Hubble Uzay teleskobu üzerinde yer alan Fine Guidance Sensor aracıyla 2003-2011 seneleri arası kayıtları incelemeye başladılar. Bu kayıtla yıldızların uzaklıkları, enerji salınım miktarları ve konumları ile ilgili verler yer alıyor. Tayf, paralaks ve fotometre ölçümleri yapılarak, yıldızın yaşının daha kesin bir doğrulukta hesaplanabileceğini belirtiyorlar.

Profesör Howard Bond’a göre Methuselah yıldızının yaşı ile ilgili en önemli belirsizlik, yıldızın uzaklığının net olmamasıdır. Çünkü yıldızın uzaklığı net bilinirse, yıldızın yaptığı ışınım gücü bilinir ve böylelikle yıldızın yaşına ulaşılabilir. Işınım ne kadar fazla ve güçlü ise yıldız o kadar gençtir. Bond “Tam olarak paralaks etkisini gözlemlemeye çalışıyoruz. Yani yıldızın Dünya’nın yörüngesindeki hareketinden kaynaklı gökyüzündeki görece yer değişimini anlamak için altı ay aralıklarla gözlemler yapıyoruz.” diyor.

Yine Bond’a göre, yıldızların teorik modellemeriyle ilgili yıldız çekirdeğinde bulunan nükleer reaksiyonların oranı ve dış katmanlarda bulunan elementlerin karışmasından oluşan belirsizliklerden de bahsediyor. Bond’un ekibi yıldızdaki helyumun çekirdeğe doğru karıştığı ve bu yüzden çekirdekte nükleer füzyon aracılığıyla yanacak daha az hidrojen bıraktığı fikri üzerinde hem fikirler. Böylelikle yıldız yakıtını daha çabuk bitirmiş olduysa daha genç bir yıldız olduğu ortaya çıkmış olacaktır.

Yıldızın yaşının doğru bilinebilmesi bir faktörüde içerdiği oksijen miktarı. Methuselah yıldızındaki bir diğer problemde demire oranla bolca oksijen içermesidir. Şöyleki, evren başlangıcından sonraki bir kaç milyon yıl oksijence fakir olduğundan bu yıldızımızın yaşının da daha az olması beklenir.

Bond ve çalışma arkadaşı Profesör Don VandenBerg ile yapılan son gözlemler ve çalışmalar ile, Methuselah yıldızının yaşının 14,46 milyar yıl olduğu ortaya çıktı. Bu daha önceki 16 milyar yıla göre çok fazla bir azalma olsa da, yıldızın yaşı hala evrenin yaşından fazla olması büyük bir problem. Bu 800 milyon yıllık hata payı, bilim insanlarına göre kabul edilebilir seviyede olduğu söyleniyor. Bu durumda yıldızın yaşı ile evrenin yaşı senkronize olmuş oluyor.

VandenBerg yaptığı son çalışmalarını içeren yeni makalesinde Methuselah Yıldızı’nın yaşını 14,27 milyar yıla çekti. Hata payları göz önüne alındığında aslında evrenden daha genç bir yıldız olduğu ortaya çıkıyor.

Bond’ göre, evrenin yaşına yakın olan bu yıldızın yaşı arasındaki benzerlik, Big Bang Teorisine güçlü bir kanıt oluyor. Bunun nedeni her iki yaşında farklı yollar ile hesaplanmış olmasıdır.

Bu hata paylarına bakılırsa 90’larda yapılan ölçümlere 18 veya 20 milyar yıl olduğu düşünülürse çok küçük hata olduğu anlaşılabilir.

2019 Temmuz’da Kaliforniya Santa Barbara’da yer alan Kavli Teorik Fizik Enstitüsü’nde alanının en iyiler olan astronomlarının yer aldığı konferansta evrenin yaşının farklı metodlar ile farklı yaşlar öngören çalışmalar tartışıldı.

Avrupa Uzay Ajansı’nın Planck uzay aracının 2013 yılında yaptığı ölçümlere göre evrenin yaşının 13,8 milyar yıla kıyasla 11,4 milyar yıl gibi sayı ön görüyor. Bu durumda Methuselah Yıldızı daha da yaşlı bir hal alıyor.

Peki, bu paradoksun sebebi ne?

Bu durumun sebebinin ya gözlem yaparken anlaşılmayan gözlemsel bir hata olması ya da evrenin dinamiği üzerine kabul gören teorilerin eksikliğidir. Öreğin evrenin milyarlarca yıl ivmelenerek genişlemesini sağlayan karanlık enerjinin henüz anlaşılmayan bir olgu olması gibi.

Bazı astronomlara göre bu yaş paradoksunun sebebi, karanlık enerjide bir zaman dalgalanması olabileceği ve böylelikle evrenin genişleme ivmesinin değişiyor olabileceğidir. Bu öneri teorik fizikçilerin kütleçekiminin temel özelikleriyle ilgili görüşlere uyum sağlamakta. Ayrıca kütleçekimsel dalgalar ile çalışma yapmak bu paradoksun aydınlanmasında önemli katkı sağlayabilir. Böylelikle Hubble Sabiti için kozmik mikrodalga art alanı ışımasında 67 veya Sefa değişkenine göre 73 olmasından bağımsız bir evren yaşı bulunabilir. Ne yazık ki ilk kez 2015’de keşfedilen kütle çekim dalgalarını hesaplamak zor bir iş. Ama önümüzde gelişen teknolojiye baktıkça çok uzak da olmayan bir zamanda bu iki nötron yıldızı çarpışmasını analiz edecek teknolojiye sahip olabileceğiz. İşte o zaman Hubble Sabitinin en hassas değerini bulmuş olacağız.

Methuselah Yıldızı’nın evrenden daha eski olma sorunu bilimsel olarak daha karmaşık şeylere yol açmakta. Evenin nasıl işlediğine dair fikirlerimizi ve anlayışımızı değiştirmekte.